滾動(dòng)軸承的選擇與校核(1)

1、第八章第八章 滾動(dòng)軸承的選擇與校核滾動(dòng)軸承的選擇與校核8-1 概述概述8-2 滾動(dòng)軸承的主要類型及其代號(hào)滾動(dòng)軸承的主要類型及其代號(hào)8-3 滾動(dòng)軸承的選擇滾動(dòng)軸承的選擇8-4 滾動(dòng)軸承的工作情況及設(shè)計(jì)約束滾動(dòng)軸承的工作情況及設(shè)計(jì)約束8-5 滾動(dòng)軸承的校核計(jì)算滾動(dòng)軸承的校核計(jì)算滾動(dòng)軸承：滾動(dòng)軸承： 依靠其主要元件間的依靠其主要元件間的滾動(dòng)接觸來支承轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)零件。滾動(dòng)接觸來支承轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)零件。8-1 8-1 概述概述滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，主要掌握滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，主要掌握合理選擇合理選擇合理使用合理使用構(gòu)造構(gòu)造內(nèi)圈內(nèi)圈外圈外圈滾動(dòng)體滾動(dòng)體保持架保持架保持架：保持架：滾動(dòng)體：滾動(dòng)體：外圈：外圈：內(nèi)圈：內(nèi)

2、圈：裝在軸上。裝在軸上。裝在軸承座孔中。裝在軸承座孔中。在兩套圈之間滾動(dòng)并傳遞載荷。在兩套圈之間滾動(dòng)并傳遞載荷。將滾動(dòng)體均勻隔開。將滾動(dòng)體均勻隔開。 常見滾動(dòng)體有：常見滾動(dòng)體有：球球滾子：滾子： 圓柱形、滾針、圓錐形、球面、非對(duì)稱球圓柱形、滾針、圓錐形、球面、非對(duì)稱球面、螺旋等面、螺旋等滾動(dòng)軸承的主要滾動(dòng)軸承的主要優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：滾動(dòng)軸承的主要滾動(dòng)軸承的主要缺點(diǎn)缺點(diǎn)：摩擦力矩和發(fā)熱較小。摩擦力矩和發(fā)熱較小。維護(hù)比較方便，潤滑劑消耗較少。維護(hù)比較方便，潤滑劑消耗較少。軸承單位寬度的承載能力較大。軸承單位寬度的承載能力較大。大大減少有色金屬的消耗。大大減少有色金屬的消耗。徑向外廓尺寸比滑動(dòng)軸承大。徑向外

3、廓尺寸比滑動(dòng)軸承大。接觸應(yīng)力高，承受沖擊載荷能力較差，高速重載時(shí)壽命低。接觸應(yīng)力高，承受沖擊載荷能力較差，高速重載時(shí)壽命低。小批生產(chǎn)特殊的滾動(dòng)軸承時(shí)成本較高。小批生產(chǎn)特殊的滾動(dòng)軸承時(shí)成本較高。減振能力比滑動(dòng)軸承低。減振能力比滑動(dòng)軸承低。 按接觸角的大小和承受載荷的方向，滾動(dòng)軸承分為兩類：按接觸角的大小和承受載荷的方向，滾動(dòng)軸承分為兩類：8-2 8-2 滾動(dòng)軸承的主要類型及其代號(hào)滾動(dòng)軸承的主要類型及其代號(hào)一、滾動(dòng)軸承的主要類型、性能和特點(diǎn)一、滾動(dòng)軸承的主要類型、性能和特點(diǎn) 按滾動(dòng)體的形狀，滾動(dòng)軸承分為按滾動(dòng)體的形狀，滾動(dòng)軸承分為球球軸承和軸承和滾子滾子軸承。軸承。向心向心軸承和軸承和推力推力軸承

4、。軸承。向心軸承，其公稱接觸角從向心軸承，其公稱接觸角從0o到到45o，又可分為：，又可分為：接觸角接觸角：滾動(dòng)體與套圈接觸處的法線與軸承徑向平面之間的：滾動(dòng)體與套圈接觸處的法線與軸承徑向平面之間的夾角。夾角。，承受軸向力的能力，承受軸向力的能力。徑向接觸徑向接觸軸承和軸承和向心角接觸向心角接觸軸承。軸承。徑向接觸徑向接觸軸承，公稱接觸角軸承，公稱接觸角 0o的向心軸承，主要承受徑向載的向心軸承，主要承受徑向載荷（如荷（如 圓柱滾子軸承）。圓柱滾子軸承）。其中，公稱接觸角其中，公稱接觸角 0o的球軸承（如的球軸承（如 深溝球軸承），除主要深溝球軸承），除主要承受徑向載荷外，也能承受較小的軸向載

5、荷。承受徑向載荷外，也能承受較小的軸向載荷。 推力軸承推力軸承向心角接觸向心角接觸軸承，公稱接觸角軸承，公稱接觸角 從從0o到到45o的向心軸承，同時(shí)承的向心軸承，同時(shí)承受徑向載荷和單向的軸向載荷（如受徑向載荷和單向的軸向載荷（如 角接觸球軸承）。角接觸球軸承）。其公稱接觸角其公稱接觸角 從從45o到到90o，分為：，分為：軸向接觸軸向接觸軸承，公稱接觸角軸承，公稱接觸角 90o的推力軸承，只能承受軸向的推力軸承，只能承受軸向載荷。載荷。推力角接觸推力角接觸軸承，公稱接觸角軸承，公稱接觸角 從從45o到到90o的推力軸承，主要承的推力軸承，主要承受軸向載荷，但也能承受一定的徑向載荷。受軸向載荷

6、，但也能承受一定的徑向載荷。推力調(diào)心滾子軸承推力調(diào)心滾子軸承 按自動(dòng)調(diào)心性能，滾動(dòng)軸承分為自動(dòng)調(diào)心軸承和非自動(dòng)調(diào)心軸承。按自動(dòng)調(diào)心性能，滾動(dòng)軸承分為自動(dòng)調(diào)心軸承和非自動(dòng)調(diào)心軸承。 按結(jié)構(gòu)形式不同，按結(jié)構(gòu)形式不同，標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承有很多類，最常用的有六類標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承有很多類，最常用的有六類:深溝球軸承（深溝球軸承（6）圓柱滾子軸承（圓柱滾子軸承（N、NN）推力球軸承推力球軸承（5）角接觸球軸承（角接觸球軸承（7）圓錐滾子軸承（圓錐滾子軸承（3）調(diào)心球軸承（調(diào)心球軸承（1）調(diào)心滾子軸承（調(diào)心滾子軸承（2）滾針軸承（滾針軸承（NA)向心角接向心角接觸軸承觸軸承徑向接徑向接觸軸承觸軸承推力圓柱滾子軸承（推

7、力圓柱滾子軸承（8）軸向接軸向接觸軸承觸軸承類型代號(hào)類型代號(hào)成對(duì)使用，成對(duì)使用， 對(duì)稱安裝對(duì)稱安裝滾動(dòng)軸承主要類型及其代號(hào)滾動(dòng)軸承主要類型及其代號(hào)6 6深溝球軸承深溝球軸承L L直線軸承直線軸承5 5推力球軸承推力球軸承U U外球面球軸承外球面球軸承4 4雙列深溝球軸承雙列深溝球軸承NANA滾針軸承滾針軸承3 3圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承N N、NNNN圓柱滾子軸承圓柱滾子軸承2929推力調(diào)心滾子軸承推力調(diào)心滾子軸承9 9推力圓錐滾子軸承推力圓錐滾子軸承2 2調(diào)心滾子軸承調(diào)心滾子軸承8 8推力圓柱滾子軸承推力圓柱滾子軸承1 1調(diào)心球軸承調(diào)心球軸承7 7角接觸球軸承角接觸球軸承0 0雙列角接觸球軸

8、承雙列角接觸球軸承代號(hào)代號(hào)軸承類型軸承類型代號(hào)代號(hào)軸承類型軸承類型13-2 滾動(dòng)軸承的代號(hào)前置前置代號(hào)代號(hào) 基基 本本 代代 號(hào)號(hào) 后后 置置 代代 號(hào)號(hào) 成成套套軸軸承承分分部部件件內(nèi)內(nèi)部部結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)代代號(hào)號(hào)密密封封與與防防塵塵結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)代代號(hào)號(hào)保保持持架架及及其其材材料料代代號(hào)號(hào)特特殊殊軸軸承承材材料料代代號(hào)號(hào)公公差差等等級(jí)級(jí)代代號(hào)號(hào)游游隙隙代代號(hào)號(hào)承承配配置置代代號(hào)號(hào)其其它它代代號(hào)號(hào)類類型型代代號(hào)號(hào)尺寸系尺寸系列代號(hào)列代號(hào)內(nèi)內(nèi)徑徑代代號(hào)號(hào)寬寬高高度度系系列列代代號(hào)號(hào)直直徑徑系系列列代代號(hào)號(hào)滾動(dòng)軸承代號(hào)構(gòu)成：滾動(dòng)軸承代號(hào)構(gòu)成：用代號(hào)表示軸承的結(jié)構(gòu)、尺寸、類型、精度等內(nèi)容，并打印在軸承上。用代號(hào)

9、表示軸承的結(jié)構(gòu)、尺寸、類型、精度等內(nèi)容，并打印在軸承上。二、滾動(dòng)軸承的代號(hào)二、滾動(dòng)軸承的代號(hào)1. 1. 基本代號(hào)基本代號(hào) 內(nèi)徑代號(hào)：內(nèi)徑代號(hào)：代代 號(hào)號(hào)000102030496內(nèi)徑內(nèi)徑 d10121517代號(hào)代號(hào)5由軸承由軸承內(nèi)徑代號(hào)內(nèi)徑代號(hào)和和組合代號(hào)組合代號(hào)組成。組成。基本代號(hào)用來表明軸承的基本代號(hào)用來表明軸承的內(nèi)徑內(nèi)徑、直直徑系列徑系列、寬（或高）度系列寬（或高）度系列和和類型類型。基基 本本 代代 號(hào)號(hào) 類類型型代代號(hào)號(hào)尺寸系尺寸系列代號(hào)列代號(hào)內(nèi)內(nèi)徑徑代代號(hào)號(hào)寬寬高高度度系系列列代代號(hào)號(hào)直直徑徑系系列列代代號(hào)號(hào)直徑系列直徑系列：結(jié)構(gòu)、內(nèi)徑相同的軸承：結(jié)構(gòu)、內(nèi)徑相同的軸承在外徑或?qū)挾确矫?/p>

10、的變化系列。在外徑或?qū)挾确矫娴淖兓盗?。寬（或高）系列寬（或高）系列：結(jié)構(gòu)、內(nèi)徑和直：結(jié)構(gòu)、內(nèi)徑和直徑系列都相同的軸承，在寬（或高）徑系列都相同的軸承，在寬（或高）度方面的變化系列。度方面的變化系列。 直徑系列代號(hào)和寬（或高）度直徑系列代號(hào)和寬（或高）度系列代號(hào)統(tǒng)稱為系列代號(hào)統(tǒng)稱為尺寸系列代號(hào)尺寸系列代號(hào)：直徑系列代號(hào)：特輕直徑系列代號(hào)：特輕(0、1)、輕、輕(2)、中、中(3)、重、重(4)。寬度系列為寬度系列為0系列（窄系列）時(shí)，系列（窄系列）時(shí)，或?qū)挾认盗袨榛驅(qū)挾认盗袨?系列（正常系列）系列（正常系列）時(shí)，代號(hào)為時(shí)，代號(hào)為“0（或（或1）”，省，省略不標(biāo)。略不標(biāo)。對(duì)于調(diào)心滾子軸承（對(duì)于調(diào)

11、心滾子軸承（2類）、圓類）、圓錐滾子軸承（錐滾子軸承（3類）和圓柱滾子類）和圓柱滾子軸承（軸承（N類），寬（或高）度系類），寬（或高）度系列代號(hào)列代號(hào)0或或1應(yīng)標(biāo)出。應(yīng)標(biāo)出。無論哪類軸承，只要用（）的無論哪類軸承，只要用（）的0或或1都不標(biāo)出。都不標(biāo)出。3. 3. 后置代號(hào)后置代號(hào)2. 2. 前置代號(hào)前置代號(hào)表示軸承的分部件，用字母表示。表示軸承的分部件，用字母表示。如：如：LN207LN207表示表示N207N207軸承的外圈可分離；軸承的外圈可分離；K81107K81107表示推力圓柱滾子軸承表示推力圓柱滾子軸承8110781107的滾子、保持架組件。的滾子、保持架組件。用字母和數(shù)字表示軸

12、承的結(jié)構(gòu)、公差及材料的特殊要求等等。用字母和數(shù)字表示軸承的結(jié)構(gòu)、公差及材料的特殊要求等等。內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào)內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào)是用表示同一類型軸承的不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)，用字是用表示同一類型軸承的不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)，用字母緊跟基本代號(hào)表示。母緊跟基本代號(hào)表示。如：公稱接觸角為如：公稱接觸角為1515、2525和和4040度的角接觸球軸承，分別用度的角接觸球軸承，分別用C C、ACAC和和B B表示內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同。表示內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同。 公差等級(jí)代號(hào)公差等級(jí)代號(hào)：分為：分為2級(jí)、級(jí)、4級(jí)、級(jí)、5級(jí)、級(jí)、6級(jí)、級(jí)、6x級(jí)和級(jí)和0級(jí)。級(jí)。代號(hào)為代號(hào)為 /P0 、/P6x 、/P6 、 /P5 、/P4 、 /P2 。代號(hào)：代號(hào)：

13、/C1 、/C2、 0 、/C3 、/C4 、/C5 。 低級(jí)低級(jí) 高級(jí)高級(jí) 游隙值：小游隙值：小 大大 0級(jí)為普通級(jí)、省略級(jí)為普通級(jí)、省略 0組省略。組省略。 游隙代號(hào)游隙代號(hào)：游隙：指一個(gè)套圈相對(duì)于另一個(gè)套圈，沿徑向或沿軸向，游隙：指一個(gè)套圈相對(duì)于另一個(gè)套圈，沿徑向或沿軸向， 從一個(gè)極限位置到另一個(gè)極限位置的移動(dòng)量。從一個(gè)極限位置到另一個(gè)極限位置的移動(dòng)量。游隙分為游隙分為1組、組、2組、組、0組、組、3組、組、4組、組、5組，共六個(gè)組別。組，共六個(gè)組別。 僅用于圓錐滾子軸承僅用于圓錐滾子軸承6308： 深溝球軸承，深溝球軸承，3中系列，內(nèi)徑中系列，內(nèi)徑d=40mm， 公差為公差為0級(jí)，級(jí)，

14、游隙為游隙為0組；組； N105/P5/C3： 圓柱滾子軸承，圓柱滾子軸承，1特輕系列，內(nèi)徑特輕系列，內(nèi)徑d=25mm，公，公差為差為5級(jí)，游隙為級(jí)，游隙為3組；組；7214AC/P4： 7角接觸球軸承，角接觸球軸承，2輕系列，內(nèi)徑輕系列，內(nèi)徑d=70mm，公差為公差為4級(jí)，游隙為級(jí)，游隙為0組，公稱接觸角組，公稱接觸角=25；30213： 圓錐滾子軸承，圓錐滾子軸承，2輕系列，內(nèi)徑輕系列，內(nèi)徑d=65mm，公，公差為差為0級(jí)，游隙為級(jí)，游隙為0組；組；注：遇到看不懂的代號(hào)時(shí)，查閱注：遇到看不懂的代號(hào)時(shí)，查閱GB/T272-93。設(shè)計(jì)滾動(dòng)軸承部件時(shí)，需要：設(shè)計(jì)滾動(dòng)軸承部件時(shí)，需要：8-3 8-

15、3 滾動(dòng)軸承的選擇滾動(dòng)軸承的選擇選擇軸承類型時(shí)，需要考慮：選擇軸承類型時(shí)，需要考慮：（1）正確選擇出能滿足約束條件的滾動(dòng)軸承，包括：）正確選擇出能滿足約束條件的滾動(dòng)軸承，包括：A 合理選擇軸承。合理選擇軸承。B 校核所選出的軸承是否能滿足疲勞強(qiáng)度、轉(zhuǎn)速、靜強(qiáng)校核所選出的軸承是否能滿足疲勞強(qiáng)度、轉(zhuǎn)速、靜強(qiáng)度及經(jīng)濟(jì)等方面的約束。度及經(jīng)濟(jì)等方面的約束。（2）進(jìn)行滾動(dòng)軸承部件的組合設(shè)計(jì)。）進(jìn)行滾動(dòng)軸承部件的組合設(shè)計(jì)。一、類型選擇一、類型選擇軸承的工作條件、各類軸承的特點(diǎn)、價(jià)格等因素。軸承的工作條件、各類軸承的特點(diǎn)、價(jià)格等因素。1）軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)）軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)當(dāng)當(dāng)FA很

16、大而很大而FR較小時(shí)，選較小時(shí)，選2或或N或或65或或8組合使用。組合使用。當(dāng)當(dāng)FR很大而很大而FA較小時(shí)，可選較小時(shí)，可選 6類。類。只受只受 FR 時(shí)，選徑向接觸軸承（時(shí)，選徑向接觸軸承（6、N、NA）。）。只受只受 FA 時(shí)，選軸向接觸軸承（時(shí)，選軸向接觸軸承（5、8）。）。同時(shí)受同時(shí)受 FR和和 FA時(shí)，選向心角接觸軸承（時(shí)，選向心角接觸軸承（7、3）。）。選擇軸承類型時(shí)，主要考慮的問題有：選擇軸承類型時(shí)，主要考慮的問題有：（1）載荷的大小和性質(zhì)）載荷的大小和性質(zhì) 球軸承適宜于中小載荷及載荷波動(dòng)較小的場合；滾子球軸承適宜于中小載荷及載荷波動(dòng)較小的場合；滾子軸承則可用于重載荷及載荷波動(dòng)較

17、大的場合。軸承則可用于重載荷及載荷波動(dòng)較大的場合。（2）載荷的方向）載荷的方向轉(zhuǎn)速高、載荷小或要求旋轉(zhuǎn)精度高時(shí)，宜選球軸承。轉(zhuǎn)速高、載荷小或要求旋轉(zhuǎn)精度高時(shí)，宜選球軸承。推力軸承不適宜高轉(zhuǎn)速，若軸向載荷不大，可用推力軸承不適宜高轉(zhuǎn)速，若軸向載荷不大，可用7類代替。類代替。3）調(diào)心要求）調(diào)心要求軸的軸的剛度低剛度低、軸承座孔的、軸承座孔的同軸度低同軸度低、支點(diǎn)跨度大支點(diǎn)跨度大、多、多支點(diǎn)軸支點(diǎn)軸或因軸或因軸受力大受力大造成很大的彎曲或傾斜時(shí)，會(huì)造成軸承的內(nèi)、造成很大的彎曲或傾斜時(shí)，會(huì)造成軸承的內(nèi)、外圈軸線發(fā)生偏斜，此時(shí)選調(diào)心軸承。外圈軸線發(fā)生偏斜，此時(shí)選調(diào)心軸承。2）軸承的轉(zhuǎn)速）軸承的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速低

18、、載荷大或有沖擊載荷時(shí)，選用滾子軸承。轉(zhuǎn)速低、載荷大或有沖擊載荷時(shí)，選用滾子軸承。5）經(jīng)濟(jì)性）經(jīng)濟(jì)性精度高的價(jià)格高，滾子軸承比球軸承價(jià)格高。精度高的價(jià)格高，滾子軸承比球軸承價(jià)格高。4）軸承的安裝和拆卸）軸承的安裝和拆卸當(dāng)軸承座沒有剖分面而必須沿軸向安裝和拆卸軸承部件時(shí)，當(dāng)軸承座沒有剖分面而必須沿軸向安裝和拆卸軸承部件時(shí)，優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承（優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承（ N、NA、3）。）。當(dāng)軸承在長軸上安裝時(shí)，為了便于裝拆，可以選用其內(nèi)圈孔當(dāng)軸承在長軸上安裝時(shí)，為了便于裝拆，可以選用其內(nèi)圈孔為為1：12的圓錐孔的軸承。的圓錐孔的軸承。二、尺寸系列、內(nèi)徑等的選擇二、尺寸系列、內(nèi)徑等的選擇

19、尺寸系列包括直徑系列和寬度系列。尺寸系列包括直徑系列和寬度系列。就直徑系列而言，載荷很小時(shí)，一般可以選擇超輕或特輕就直徑系列而言，載荷很小時(shí)，一般可以選擇超輕或特輕系列。系列。而載荷很大時(shí)，可以選擇重系列。而載荷很大時(shí)，可以選擇重系列。一般情況下選用輕系列或中系列，待校核后根據(jù)具體情況一般情況下選用輕系列或中系列，待校核后根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。進(jìn)行調(diào)整。就寬度系列而言，一般可以選擇正常系列。就寬度系列而言，一般可以選擇正常系列。若結(jié)構(gòu)上有特殊要求時(shí)，可根據(jù)具體情況選用其他系列。若結(jié)構(gòu)上有特殊要求時(shí)，可根據(jù)具體情況選用其他系列。軸承內(nèi)徑根據(jù)軸頸直徑初步確定。軸承內(nèi)徑根據(jù)軸頸直徑初步確定。公差等級(jí)

20、一般選公差等級(jí)一般選0級(jí)，若有特殊要求，根據(jù)具體情況再定。級(jí)，若有特殊要求，根據(jù)具體情況再定。8-4 8-4 滾動(dòng)軸承的工作情況及設(shè)計(jì)約束滾動(dòng)軸承的工作情況及設(shè)計(jì)約束外載荷作用于軸承上是外載荷作用于軸承上是通過滾動(dòng)體由一個(gè)套圈傳遞通過滾動(dòng)體由一個(gè)套圈傳遞給另一個(gè)套圈的。給另一個(gè)套圈的。一、滾動(dòng)軸承的載荷分布一、滾動(dòng)軸承的載荷分布滾動(dòng)軸承的載荷分布與滾動(dòng)軸承的載荷分布與各個(gè)滾動(dòng)體在接觸處的各個(gè)滾動(dòng)體在接觸處的彈性彈性變形變形有關(guān)。有關(guān)。每個(gè)滾動(dòng)體所承受載荷的大小，取決于接觸處的彈性變形。每個(gè)滾動(dòng)體所承受載荷的大小，取決于接觸處的彈性變形。2/3maxmax)/(/QQ點(diǎn)接觸：點(diǎn)接觸：08. 1m

21、axmax)/(/QQ線接觸：線接觸：根據(jù)赫茲公式，可得以下的載荷分布。根據(jù)赫茲公式，可得以下的載荷分布。式中，式中， 為所在位置為所在位置 處的滾動(dòng)體載荷；處的滾動(dòng)體載荷； Qmax 為最大滾動(dòng)體載荷（圖為最大滾動(dòng)體載荷（圖8-3）；）； 為在位置為在位置 處的滾動(dòng)體位移；處的滾動(dòng)體位移； 為最大位移（圖為最大位移（圖8-3）。）。Qmax 根據(jù)滾動(dòng)體受力與外載荷平衡的條件，可求得到根據(jù)滾動(dòng)體受力與外載荷平衡的條件，可求得到Q Qmaxmax與徑與徑向力向力F Fr r及軸向力及軸向力F Fa a之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。)cos/(37. 4maxZFQr點(diǎn)接觸：點(diǎn)接觸：)cos/(06.

22、4maxZFQr線接觸：線接觸：Z為滾動(dòng)體數(shù)目。為滾動(dòng)體數(shù)目。 若所考察的軸承為半周承受載荷（圖若所考察的軸承為半周承受載荷（圖8-48-4中中 0.50.5），可求得：），可求得：二、軸承工作時(shí)元件上載荷及應(yīng)力的變化二、軸承工作時(shí)元件上載荷及應(yīng)力的變化 工作時(shí)內(nèi)圈上的任意一點(diǎn)，在承受載荷區(qū)，每次與滾動(dòng)體接工作時(shí)內(nèi)圈上的任意一點(diǎn)，在承受載荷區(qū)，每次與滾動(dòng)體接觸就受載荷一次，因此該點(diǎn)的載荷和應(yīng)力是周期性變化的。觸就受載荷一次，因此該點(diǎn)的載荷和應(yīng)力是周期性變化的。 外圈各點(diǎn)所受載荷隨位置不同而大小不同，且外圈固定，在外圈各點(diǎn)所受載荷隨位置不同而大小不同，且外圈固定，在承受載荷區(qū)的任意一點(diǎn)，每次與滾

23、動(dòng)體接觸就受載荷一次，且所承受載荷區(qū)的任意一點(diǎn)，每次與滾動(dòng)體接觸就受載荷一次，且所受載荷最大值不變，承受穩(wěn)定的脈動(dòng)載荷。受載荷最大值不變，承受穩(wěn)定的脈動(dòng)載荷。 滾動(dòng)體工作時(shí)，有自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，其上任意一點(diǎn)，所受載荷和滾動(dòng)體工作時(shí)，有自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，其上任意一點(diǎn)，所受載荷和應(yīng)力也是變化的，其變化規(guī)律與內(nèi)圈相似，只是變化頻率增加。應(yīng)力也是變化的，其變化規(guī)律與內(nèi)圈相似，只是變化頻率增加。主要失效形式有：主要失效形式有：1）疲勞點(diǎn)蝕疲勞點(diǎn)蝕： 是最常見的失效形式。是最常見的失效形式。 滾動(dòng)體和套圈滾道承受循環(huán)接觸應(yīng)力。滾動(dòng)體和套圈滾道承受循環(huán)接觸應(yīng)力。 點(diǎn)蝕使軸承產(chǎn)生振動(dòng)和噪音而失效。點(diǎn)蝕使軸承產(chǎn)生振動(dòng)和噪音

24、而失效。點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕三、滾動(dòng)軸承失效形式和設(shè)計(jì)約束三、滾動(dòng)軸承失效形式和設(shè)計(jì)約束2）塑性變形塑性變形： 對(duì)于轉(zhuǎn)速很低或間歇擺動(dòng)的軸承，會(huì)因過大的載荷或沖對(duì)于轉(zhuǎn)速很低或間歇擺動(dòng)的軸承，會(huì)因過大的載荷或沖擊載荷，使?jié)L動(dòng)體或內(nèi)、外圈滾道產(chǎn)生塑性變形，形成不擊載荷，使?jié)L動(dòng)體或內(nèi)、外圈滾道產(chǎn)生塑性變形，形成不均勻的凹坑。均勻的凹坑。3）磨粒磨損、粘著磨損（膠合）磨粒磨損、粘著磨損（膠合）： 多塵條件下工作的軸承，易產(chǎn)生磨粒磨損。多塵條件下工作的軸承，易產(chǎn)生磨粒磨損。 潤滑不良的高速軸承，易產(chǎn)生粘著磨損（膠合）潤滑不良的高速軸承，易產(chǎn)生粘著磨損（膠合） 。磨損磨損膠合膠合軸承在不同工況下其主要失效形式不同：軸

25、承在不同工況下其主要失效形式不同： 中速運(yùn)轉(zhuǎn)，主要失效形式是疲勞點(diǎn)蝕，按疲勞壽命進(jìn)行校中速運(yùn)轉(zhuǎn)，主要失效形式是疲勞點(diǎn)蝕，按疲勞壽命進(jìn)行校核計(jì)算。核計(jì)算。 高速運(yùn)轉(zhuǎn)，主要失效形式是過渡磨損和燒傷，除進(jìn)行疲勞高速運(yùn)轉(zhuǎn)，主要失效形式是過渡磨損和燒傷，除進(jìn)行疲勞壽命進(jìn)行校核計(jì)算外，還要校核其極限轉(zhuǎn)速。壽命進(jìn)行校核計(jì)算外，還要校核其極限轉(zhuǎn)速。 低速運(yùn)轉(zhuǎn)或不轉(zhuǎn)動(dòng)，主要失效形式是過大的塑性變形，按低速運(yùn)轉(zhuǎn)或不轉(zhuǎn)動(dòng)，主要失效形式是過大的塑性變形，按靜強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算。靜強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算。 此外，軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要合理，保證充分的潤滑和此外，軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要合理，保證充分的潤滑和可靠的密封，對(duì)提高軸承的壽命和

26、保證正常工作是非常重可靠的密封，對(duì)提高軸承的壽命和保證正常工作是非常重要的。要的。8-5 8-5 滾動(dòng)軸承的校核計(jì)算滾動(dòng)軸承的校核計(jì)算軸承的壽命軸承的壽命：對(duì)于單個(gè)滾動(dòng)軸承來說，在套圈、滾動(dòng)體材：對(duì)于單個(gè)滾動(dòng)軸承來說，在套圈、滾動(dòng)體材料首次出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕之前，一套圈相對(duì)另一套圈所能運(yùn)轉(zhuǎn)料首次出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕之前，一套圈相對(duì)另一套圈所能運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)。的轉(zhuǎn)數(shù)。一、滾動(dòng)軸承的疲勞壽命計(jì)算一、滾動(dòng)軸承的疲勞壽命計(jì)算1. 1. 基本額定壽命和基本額定動(dòng)載荷基本額定壽命和基本額定動(dòng)載荷 軸承壽命的離軸承壽命的離散性是相當(dāng)大散性是相當(dāng)大的（見右圖）。的（見右圖）。10090 80 70 60 50 40 30 20

27、 10 0151020未失效軸承數(shù)量 %軸承的壽命/（106r）基本額定壽命基本額定壽命L10：一批相同的軸承，在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，：一批相同的軸承，在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其中其中90軸承不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕以前能運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)，或在軸承不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕以前能運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)，或在一定轉(zhuǎn)速下所能運(yùn)轉(zhuǎn)的總工作小時(shí)數(shù)。一定轉(zhuǎn)速下所能運(yùn)轉(zhuǎn)的總工作小時(shí)數(shù)。基本額定動(dòng)載荷基本額定動(dòng)載荷C：軸承的基本額定壽命為：軸承的基本額定壽命為106轉(zhuǎn)時(shí)，軸承轉(zhuǎn)時(shí)，軸承所能承受的動(dòng)載荷。所能承受的動(dòng)載荷。 徑向接觸軸承的徑向接觸軸承的 C 是徑向載荷，用是徑向載荷，用 Cr表示。表示。 向心角接觸軸承的向心角接觸軸承的 C 是所受載荷的

28、徑向分量，也用是所受載荷的徑向分量，也用 Cr 表示。表示。 軸向接觸軸承的軸向接觸軸承的 C 是中心軸向載荷，用是中心軸向載荷，用 Ca表示。表示。 L10 的可靠度的可靠度 R90。6208軸承的軸承的載荷壽命曲線：載荷壽命曲線：2. 2. 滾動(dòng)軸承疲勞壽命計(jì)算的基本公式滾動(dòng)軸承疲勞壽命計(jì)算的基本公式該曲線公式表示為：該曲線公式表示為：)10()(610轉(zhuǎn)PCL 為壽命指數(shù)，對(duì)于球軸承為壽命指數(shù)，對(duì)于球軸承 3；對(duì)于滾子軸承；對(duì)于滾子軸承 10/3。式中，式中，P為當(dāng)量動(dòng)載荷（為當(dāng)量動(dòng)載荷（N）。）。實(shí)際計(jì)算中，用小時(shí)數(shù)表示比較方便。令轉(zhuǎn)速為實(shí)際計(jì)算中，用小時(shí)數(shù)表示比較方便。令轉(zhuǎn)速為n（r

29、/min），），則則)()(60106hPCnLh壽命計(jì)算時(shí)，引入壽命計(jì)算時(shí)，引入溫度系數(shù)溫度系數(shù)ft，則，則)10()(610轉(zhuǎn)PCfLt)()(60106hPCfnLth 常以設(shè)備的中修期或大修期作為軸承的設(shè)計(jì)壽命。常以設(shè)備的中修期或大修期作為軸承的設(shè)計(jì)壽命。疲勞壽命校核計(jì)算應(yīng)滿足的約束條件為：疲勞壽命校核計(jì)算應(yīng)滿足的約束條件為：hhLL 式中，式中，Lh為軸承預(yù)期計(jì)算壽命，見表為軸承預(yù)期計(jì)算壽命，見表86。滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算23. 滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 當(dāng)量動(dòng)載荷當(dāng)量動(dòng)載荷：是由軸承實(shí)際所受載荷轉(zhuǎn)換得到的假想載荷，它：是由軸承實(shí)際所受載荷轉(zhuǎn)換得到的假想載荷，它與基本額

30、定動(dòng)載荷與基本額定動(dòng)載荷 C 的的確定條件確定條件及及性質(zhì)性質(zhì)相同，用相同，用 P表示。表示。 arYFXFP當(dāng)量動(dòng)載荷當(dāng)量動(dòng)載荷式中：式中：Fr 、Fa 分別為軸承承受的徑向載荷和軸向載荷；分別為軸承承受的徑向載荷和軸向載荷； X 、Y 分別為軸承的徑向載荷系數(shù)與軸向載荷系數(shù)分別為軸承的徑向載荷系數(shù)與軸向載荷系數(shù) ； 對(duì)只能承受純徑向載荷的向心圓柱滾子軸承、滾針軸承、對(duì)只能承受純徑向載荷的向心圓柱滾子軸承、滾針軸承、螺旋軸承螺旋軸承 ： rFP 對(duì)只能承受純軸向載荷的推力軸承對(duì)只能承受純軸向載荷的推力軸承 ： aFP 根據(jù)機(jī)器的實(shí)際工作情況，引入根據(jù)機(jī)器的實(shí)際工作情況，引入載荷系數(shù)載荷系數(shù)f

31、 p ，用于計(jì)入，用于計(jì)入沖擊、振動(dòng)對(duì)載荷的影響。沖擊、振動(dòng)對(duì)載荷的影響。)(arpYFXFfPrpFfPapFfP 對(duì)于下列情況，需要向軸承制造廠查詢壽命計(jì)算公式對(duì)于下列情況，需要向軸承制造廠查詢壽命計(jì)算公式的適用情況：的適用情況： 1、向心球軸承（深溝球軸承和角接觸球軸承等），、向心球軸承（深溝球軸承和角接觸球軸承等），當(dāng)當(dāng)P超過超過C0r（徑向基本額定靜載荷，可從產(chǎn)品樣本或手冊（徑向基本額定靜載荷，可從產(chǎn)品樣本或手冊中查出）或中查出）或0.5Cr中的任何一個(gè)值時(shí)；中的任何一個(gè)值時(shí)； 2、向心滾子軸承，當(dāng)、向心滾子軸承，當(dāng)P超過超過0.5Cr時(shí)；時(shí)； 3、推力球軸承，當(dāng)、推力球軸承，當(dāng)P超

32、過超過0.5C0a（軸向基本額定靜載（軸向基本額定靜載荷）時(shí)。荷）時(shí)。 當(dāng)當(dāng) Fa / Fr e 時(shí)（時(shí)（e為軸向載荷影響系數(shù)或稱判別系為軸向載荷影響系數(shù)或稱判別系數(shù)），表示軸向載荷對(duì)軸承壽命影響較大，計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載數(shù)），表示軸向載荷對(duì)軸承壽命影響較大，計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷時(shí)必須考慮荷時(shí)必須考慮Fa的作用，此時(shí)的作用，此時(shí) P = XFr+YFa 當(dāng)當(dāng) Fa / Fr 0.1C）工作時(shí)，接觸應(yīng)力將增大；）工作時(shí)，接觸應(yīng)力將增大； 而向心軸承承受軸向力作用時(shí)，將使受載滾動(dòng)體數(shù)目增加，而向心軸承承受軸向力作用時(shí)，將使受載滾動(dòng)體數(shù)目增加，增大軸承接觸表面間的摩擦，使?jié)櫥儔?。增大軸承接觸表面間的摩擦，使?jié)櫥?/p>

33、變壞。f1、f2值可從圖值可從圖813中查得。中查得。對(duì)于轉(zhuǎn)速很低或緩慢擺動(dòng)的軸承，為防止塑性變形失效，需計(jì)對(duì)于轉(zhuǎn)速很低或緩慢擺動(dòng)的軸承，為防止塑性變形失效，需計(jì)算軸承的靜強(qiáng)度，據(jù)此選擇軸承尺寸。算軸承的靜強(qiáng)度，據(jù)此選擇軸承尺寸。三、靜強(qiáng)度校核三、靜強(qiáng)度校核約束強(qiáng)度條件為：約束強(qiáng)度條件為： 或或000SPCrr000SPCaa式中，式中，S0為軸承靜強(qiáng)度安全系數(shù)，見表為軸承靜強(qiáng)度安全系數(shù)，見表811。C0r為為徑向額定靜載荷徑向額定靜載荷，使受載最大的滾動(dòng)體與滾道接觸中心處，使受載最大的滾動(dòng)體與滾道接觸中心處的接觸應(yīng)力達(dá)到如下定值時(shí)的載荷。的接觸應(yīng)力達(dá)到如下定值時(shí)的載荷。調(diào)心球軸承：調(diào)心球軸承

34、：4600MPa；其他向心球軸承：其他向心球軸承：4200MPa；所有向心滾子軸承：所有向心滾子軸承：4000MPa；單列角接觸球軸承，其徑向額定靜載荷是指使軸承套圈單列角接觸球軸承，其徑向額定靜載荷是指使軸承套圈間僅產(chǎn)生相對(duì)間僅產(chǎn)生相對(duì)純徑向位移純徑向位移的載荷的徑向分量。的載荷的徑向分量。C0a為為軸向額定靜載荷軸向額定靜載荷，使受載最大的滾動(dòng)體與滾道接觸中心處，使受載最大的滾動(dòng)體與滾道接觸中心處的接觸應(yīng)力達(dá)到如下定值時(shí)的載荷。的接觸應(yīng)力達(dá)到如下定值時(shí)的載荷。推力球軸承：推力球軸承：4200MPa；所有推力滾子軸承：所有推力滾子軸承：4000MPa； 徑向接觸軸承的徑向接觸軸承的 C0 是

35、徑向載荷。是徑向載荷。 向心角接觸軸承的向心角接觸軸承的 C0 是所受載荷的徑向分量。是所受載荷的徑向分量。 軸向接觸軸承的軸向接觸軸承的 C0 是中心軸向載荷。是中心軸向載荷。C0r、C0a可從有關(guān)設(shè)計(jì)手冊中查到?？蓮挠嘘P(guān)設(shè)計(jì)手冊中查到。P0r為徑向當(dāng)量靜載荷，在最大載荷滾動(dòng)體與滾動(dòng)接觸中心處，為徑向當(dāng)量靜載荷，在最大載荷滾動(dòng)體與滾動(dòng)接觸中心處， 引起與實(shí)際載荷條件下相同接觸應(yīng)力的引起與實(shí)際載荷條件下相同接觸應(yīng)力的徑向靜載荷徑向靜載荷。P0a為軸向當(dāng)量靜載荷，在最大載荷滾動(dòng)體與滾動(dòng)接觸中心處，為軸向當(dāng)量靜載荷，在最大載荷滾動(dòng)體與滾動(dòng)接觸中心處，引起與實(shí)際載荷條件下相同接觸應(yīng)力的引起與實(shí)際載荷

36、條件下相同接觸應(yīng)力的中心軸向靜載荷中心軸向靜載荷。（1）深溝球軸承，角接觸球軸承，調(diào)心球軸承）深溝球軸承，角接觸球軸承，調(diào)心球軸承P0r = X0Fr+Y0FaP0r和和P0a分別按下面的公式進(jìn)行計(jì)算：分別按下面的公式進(jìn)行計(jì)算：P0r = Fr（2）向心球軸承和）向心球軸承和 的向心滾子軸承的向心滾子軸承P0r = X0Fr+Y0Fa ，0P0r = Fr0P0r = Fr（3） 的推力軸承的推力軸承90P0a = Fa（4） 的推力軸承的推力軸承90P0a = 2.3Frtga + Fa Fr軸承徑向載荷，即軸承實(shí)際載荷的徑向分量。軸承徑向載荷，即軸承實(shí)際載荷的徑向分量。式中：式中：X0、Y

37、0為當(dāng)量為當(dāng)量靜靜載荷的徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)。載荷的徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)。Fa軸承軸向載荷，即軸承實(shí)際載荷的軸向分量。軸承軸向載荷，即軸承實(shí)際載荷的軸向分量。選擇軸承的類型和直徑系列選擇軸承的類型和直徑系列按軸徑確定軸承內(nèi)徑按軸徑確定軸承內(nèi)徑滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)零件，應(yīng)能在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)使用的要滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)零件，應(yīng)能在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)使用的要求較合理地選擇滾動(dòng)軸承的類型與規(guī)格。求較合理地選擇滾動(dòng)軸承的類型與規(guī)格。滾動(dòng)軸承選擇的一般過程如下：滾動(dòng)軸承選擇的一般過程如下：對(duì)沒有嚴(yán)格要求的軸承對(duì)沒有嚴(yán)格要求的軸承可不進(jìn)行承載能力驗(yàn)算可不進(jìn)行承載能力驗(yàn)算END進(jìn)行承載能力驗(yàn)算進(jìn)行承載

38、能力驗(yàn)算合格合格不合格不合格對(duì)有較嚴(yán)格要求的軸承對(duì)有較嚴(yán)格要求的軸承滾動(dòng)軸承尺寸選擇的過程滾動(dòng)軸承尺寸選擇的過程確定軸承所承受的確定軸承所承受的FR與與FA計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷FP=fP(XFR+YFA)明確軸承的工作轉(zhuǎn)速明確軸承的工作轉(zhuǎn)速n與預(yù)期壽命與預(yù)期壽命L10計(jì)算軸承應(yīng)滿足的基本額定動(dòng)載荷計(jì)算軸承應(yīng)滿足的基本額定動(dòng)載荷PFnLC/16101060由軸承樣本（手冊）查取合適的軸承由軸承樣本（手冊）查取合適的軸承（1）下列軸承中，）下列軸承中， 能很好地承受徑向載荷與軸向載荷的聯(lián)合作用；能很好地承受徑向載荷與軸向載荷的聯(lián)合作用；而而 則具有良好的調(diào)心作用。則具有良好的調(diào)心作用。A

39、短圓柱滾子軸承短圓柱滾子軸承 B 推力球軸承推力球軸承 C 圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承 D 調(diào)心滾子軸承調(diào)心滾子軸承（2）在良好的潤滑和密封條件下，滾動(dòng)軸承的主要失效形式是）在良好的潤滑和密封條件下，滾動(dòng)軸承的主要失效形式是 。A 塑性變形塑性變形 B 膠合膠合 C 磨損磨損 D 疲勞點(diǎn)蝕疲勞點(diǎn)蝕（3） 下列四種型號(hào)的滾動(dòng)軸承中，只能承受徑向載荷的是下列四種型號(hào)的滾動(dòng)軸承中，只能承受徑向載荷的是 。A 6208 B N208 C 30208 D 51208（4）代號(hào)為）代號(hào)為7212AC的滾動(dòng)軸承，對(duì)它的承載情況描述最準(zhǔn)確的是的滾動(dòng)軸承，對(duì)它的承載情況描述最準(zhǔn)確的是 。A 只能承受徑向載荷只能承受徑向載荷 B 單個(gè)軸承能承受雙向載